Физика (Электричество)_ЛЕКЦИИ И ВОПРОСЫ / OF4_7_Elektrichesky_tok_v_metallakh_mini

Единицы ЭДС

ВСИ ЭДС измеряется в вольтах (В, V).

Вгауссовой системе (СГСЭ) единица ЭДС специального названия не имеет

(1 ед. СГСЭ = 1 эрг·Фр–1 ≈ 299,792458 В).

Закон Ома для участка однородной цепи

Однородной цепью называют цепь, не содержащую ЭДС. Поэтому закон Ома для участка однородной цепи:

I = (ϕ1 −ϕ2 )

R

где (φ1 – φ2) – разность потенциалов на концах участка; R – его сопротивление.

4.7.12. Сторонние источники ЭДС и внутреннеенутреннее сопротивление источника ЭДС. Закон ОмаОма длядля замкнутой цепи

Источники тока – устройства, преобразующие различные виды энергии в электрическую. Условно различают

химические источники тока, в которых электроэнергия вырабатывается в результате окислительновосстановительной реакции (гальванические элементы), и

физические источники тока, преобразующие тепловую,

механическую, электромагнитную, а также энергию радиационного излучения и ядерного распада в электрическую (электромагнитные генераторы, термоэлектрические генераторы, солнечные и ядерные батареи и др.). Химические источники тока делятся на первичные (гальванические элементы и батареи из них), вторичные (электрические аккумуляторы и аккумуляторные батареи) и топливные элементы.

Закон Ома для участка неоднородной цепи

Закон Ома для участка неоднородной (т. е.

содержащей ЭДС) цепи:

I= (ϕ1 −ϕ2 ) + ∑Ε

∑R

где (φ1 – φ2) – разность потенциалов на концах участка; ΣΕ – алгебраическая сумма всех ЭДС, имеющихся на данном участке; ΣR – сумма всех сопротивлений участка.

Закон Ома для замкнутой (полной) цепи

Схема с двумя последовательными источниками тока

Схема с несколькими параллельными источниками тока

4.7.13. Мощность во внешнейй цепицепи.. КПД источника ЭДС

Найдём мощность, выделяющуюся во внешней цепи источника ЭДС. Для этого рассмотрим схему, в которой источник ЭДС Ε с внутренним сопротивлением r подключен ко внешней цепи сопротивлением R. Выделяющаяся во внешней цепи мощность PR будет равна:

Найдём значение внешнего сопротивления Rmax, при котором во внешней цепи будет выделяться максимально возможная мощность Pmax. Для нахождения этого экстремума продифференцируем PR по R и приравняем производную нулю:

Так как сопротивления R и r могут быть только положительными, получаем, что Rmax = r.

Максимальная мощность

Мощность PR, выделяемая во внешней цепи, достигает максимального значения, если сопротивление R внешней цепи равно внутреннему сопротивлению r источника ЭДС.

КПД источника ЭДС

Если источник ЭДС подключен ко внешней цепи, то ток протекает и внутри самого источника ЭДС, поэтому некоторая мощность тратится на его разогрев. Поэтому при практическом использовании источников ЭДС важно знать их КПД. Найдём мощность Pr, выделяющуюся в источнике ЭДС:

Pr = rI 2

Полная же мощность P источника ЭДС будет складываться из этой мощности, и мощности, выделяющейся во внешней цепи:

P = rI 2 + RI 2 = ΕI

Поскольку U не может быть больше Ε, то и КПД η не может быть больше 1 (100%).